本文選題：馬鈴薯　切入點：水分脅迫　出處：《內蒙古農業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：作物不同生育階段對水分的需求不同,不同生育時期遭受水分脅迫后對作物的生長及產量影響也不盡相同,遭受脅迫后的復水補償效應亦存在一定的差異,因此揭示干旱脅迫和復水對作物生理和產量的影響是生物性節(jié)水領域的國際前沿研究問題。明確關鍵生育時期的需水特性,進行合理灌溉,提高作物水分利用率,成為突破因水資源短缺而制約糧食生產瓶頸的必然選擇。本文以內蒙古自治區(qū)主栽馬鈴薯品種"克新1號"為研究對象,采用室內盆栽和室外遮雨棚種植相結合的方法,分別研究了芽條生長期、苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期不同土壤含水量對馬鈴薯生長生理、產量及其構成因素以及基因表達的影響,明確了馬鈴薯不同生育時期、不同土壤水分處理和復水補償生理及分子響應機制。主要研究結果如下:1.芽條生長期,土壤相對含水量為70%時,馬鈴薯芽條數多且粗壯。土壤相對含水量為100%時,馬鈴薯播后一周左右母薯即開始腐爛,土壤相對含水量為85%時,在播后21 d左右時,母薯開始腐爛,導致芽無法正常生長;土壤相對含水量為55%和40%時,發(fā)芽較70%土壤相對含水率晚一周左右。2.芽條生長期,馬鈴薯母薯內ABA含量隨時間的推移呈增長趨勢,隨著土壤相對含水量的增加,先降低后增加,IAA、ZR、GA含量隨播后時間的推移呈遞減趨勢,且隨著土壤相對含水量的增加,呈先增加后降低的變化,70%～85%土壤相對含水量下IAA、ZR、GA含量最高,而ABA含量最低。3.馬鈴薯苗期,隨土壤含水量的增加,除株高、主莖數外,其他各項形態(tài)指標均呈顯著的增長趨勢,在脅迫與復水期間,葉片相對含水量、SPAD值、根系活力及光合參數等均呈先增加后降低的變化,以70%-85%的土壤相對含水量處理下最高,且隨處理時間的延長,各處理間的差異增大。復水后40%-55%的土壤相對含水量下,葉片相對含水量、葉片SPAD值,根系活力迅速增加,在復水14d時與70%-85%的處理已無顯著差異,而100%的處理顯著低于其他處理;隨土壤含水量的增加,馬鈴薯脯氨酸、丙二醛、可溶性糖含量、SOD、CAT、POD活性及葉片相對電導率均呈先降低后增加的變化,以70%-85%的土壤相對含水量最低,復水后40%-55%的處理各指標迅速降低。復水7 d后已降低到接近70%-85%處理的水平,而100%處理始終高于其他各處理。4.苗期土壤相對含水量在40%-85%范圍內,馬鈴薯單株結薯數、單塊莖重、單株產量和商品薯率均無顯著差異,但100%的土壤相對含水量下,馬鈴薯單塊莖重、單株產量顯著低于其他各處理,商品薯率也顯著低于除40%土壤含水量處理外的其他處理。5.塊莖形成期適宜含水量為85%。隨著土壤含水量的增加,馬鈴薯株高、主莖數逐漸增加,莖粗、分枝數、匍匐莖數、葉面積指數、干物質積累量、葉片相對含水量、葉片SPAD值、根系活力及各光合參數均呈先增加后降低的趨勢,以85%的土壤相對含水量最高,葉片相對電導率、可溶性糖含量、脯氨酸、丙二醛含量、SOD、CAT、POD活性、氣孔阻力隨著土壤含水量的增加呈先降低后升高的趨勢,以85%土壤相對含水量最低。復水后,葉片相對電導率變化較小,SPAD、根系活力仍呈下降趨勢,但下降幅度降低,其中40%和55%處理恢復速度較慢,100%處理恢復速度較快,70%和85%變化處理變化幅度較小。不同土壤水分處理后塊莖膨大期各項指標的變化趨勢與塊莖形成期相似,但是變化幅度比塊莖形成期小,復水后的恢復程度也較緩慢。6.馬鈴薯塊莖形成期,85%土壤相對含水量下產量最高,顯著大于其他處理。不同土壤含水量下的大薯率無顯著差異,85%處理下的單株結薯數顯著大于其他處理,40%處理的單株結薯數除與55%處理無顯著差異外,顯著低于其他處理。40%、55%、70%、100%處理產量分別占85%處理的41.9%,54.3%,71.3%,68.4%,減產幅度較大。塊莖膨大期的產量以85%土壤相對含水量最高,100%土壤相對含水量次之,除40%土壤相對含水量的產量顯著低于其他處理外,55%、70%、85%、100%處理間的產量均無顯著差異。7.從產量結果來看,苗期、塊莖形成期和塊莖膨大期遭受水分脅迫均會造成馬鈴薯產量下降,不同生育時期對產量的影響大小為:塊莖形成期苗期塊莖膨大期,表明在塊莖形成期遭受水分脅迫對產量影響較大,即使后期恢復供水對產量的補償效果也不佳。另外,水分過量對馬鈴薯芽條生長期和苗期影響較顯著,而水分虧缺對馬鈴薯塊莖形成期和塊莖膨大期影響更為顯著。8.試驗通過高通量測序對馬鈴薯遭受脅迫及復水后的基因表達進行了研究,結果顯示:干旱處理與對照相比差異基因為655個,復水處理與對照比較差異基因為644個,二者間共有差異基因113個,其中有8個基因在兩對比組中變化趨勢不同,意味著同一基因在不同過程中的表達及其作用機制存在著一定的差異,且同一基因同時具有多種功能,在不同生境中發(fā)揮不同的作用。9.通過GO富集將差異基因進行歸類,干旱處理與對照差異基因GO功能富集的前三位分別是:G0:0071554,G0:0016209,G0:0005975,分別與細胞壁組織合成、抗氧化活性、碳水化合物代謝過程相關,復水與對照的差異基因GO功能富集前三位的分別是:G0:0016310,G0:0016773,G0:0006468,分別與磷酸轉移酶活性、蛋白磷酸化等相關。10.干旱處理與對照KEGG通路中差異最顯著的前三位途徑是sot00941:類黃酮代謝,sot00945:二芳基庚烷和姜酚生物合成,sot00561:甘油酯代謝,各途徑中涉及到的差異基因數分別為10個,6個,9個,復水與對照KEGG通路中差異最顯著的前三位途徑sot00480:谷胱甘肽代謝;sot04626:病原體;sot00430:牛磺酸代謝,各途徑中涉及到的差異基因數分別為12個,17個,3個。11.通過qRT-PCR方法驗證轉錄組測序數據的準確性.隨機選取10個差異基因用來驗證,結果顯示實時熒光定量PCR法得到的10個驗證基因表達量與高通量測序結果吻合,驗證了轉錄組測序數據的準確性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：內蒙古農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S532

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